CO2增浓和气候变化对陆地生态系统的影响

ＣＯ２增浓和气候变化对陆地生态系统的影响中国科学院植物研究所博士中国自然科学基金委员会副主任倪健中国科学院院士中国科学院植物研究所所长张新时当今,全球变化、生物多样性和可持续发展等全球性环境问题为世人所瞩目,被称为世界三大环境热点,而其中ＣＯ２浓度升...     

中国陆地生态系统增汇潜力研究展望

碳达峰与碳中和已经成为全球气候治理和生态文明建设的重大需求.厘清陆地生态系统增汇潜力不仅对准确预估未来气候变化对陆地生态系统的影响至关重要,更是人类制定气候变化应对方案的基本前提.本文从陆地生态系统碳储量和碳汇视角,综述了中国森林、灌丛、草原、农田和湿地等主要陆地生态系统碳储量、中国陆地生态系统碳汇及其对不同气候变化情景和人类活动的响应,发现中国陆地生态系统碳储量和碳汇的评价结果因不同的研究方法和资料差异较大,需要不断完善陆地生态系统碳储量和碳汇的评估方法并基于最新资料不断更新评估结果.文章进一步指出,现有研究对未来不同时期、不同排放情景下中国陆地生态系统的碳汇功能,尤其是同一区域不同国家重大生态工程增汇潜力的整合研究仍不足,对氮沉降及其与气候变化、大气CO₂浓度变化协同作用的影响,特别是对国家重大生态工程增汇潜力影响的研究仍不够,还没有开展中国陆地生态系统增汇的气候变化风险研究.据此,本文指出,未来中国陆地生态系统增汇研究需要重视国家重大生态工程增汇潜力及其风险评价,重点关注高度空间异质性的区域陆地生态系统碳收支模拟技术和不同气候变化情景下气象资料获取技术的发展...     

古近纪/新近纪之交青藏高原陆地生态系统的重大转折

新生代古近纪/新近纪之交是地球生命环境演化史上的重要节点,生物界总体面貌更趋近现代.青藏高原的隆升对该地区的陆地生态系统产生了重大影响,最终形成现代高原冰冻圈环境与生态体系.通过研究近年来高原腹地伦坡拉、尼玛盆地古近纪-新近纪沉积中产出的大量动植物化石,发现青藏高原生态系统在古近纪/新近纪之交经历了由热带、亚热带生态体系向高原型生物群落的重大转折.以上地点渐新世地层中的鱼类、植物和昆虫化石证据表明,高原腹地在26～24 Ma仍为温暖湿润的低地,来自印度洋的暖湿气流还可深入藏北.这一时期动植物以攀鲈和棕榈为代表,不仅反映热带、亚热带气候特征,并且表明当时盆地可能的最大海拔仅有2300 m左右.自中新世开始,高原陆地生态系统整体上向现代型过渡.裂腹鱼开始出现,并自此向特化等级演化,至上新世出现高度特化种类.早中新世植被以北温带落叶阔叶树种占优势,同时出现大量针叶树,草本植物进一步发展,反映气候已具温带特征.哺乳动物在早中新世出现适应温带森林的近无角犀等,而以披毛犀为代表的寒冷适应性冰期动物祖先出现于上新世.青藏高原生态系统这一重大转折与高原主体在早中新世隆升到接近3000 m高度所产生的降温效应相关,同时也受到全球气候转凉的影响.     

生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应:协同方法

生物多样性与生态系统功能对全球变化的响应与适应是极其复杂的,为了更深入了解和认知,需要融合多学科技术、应用协同方法对其进行研究:其中长期定位观测有助于认识有长时间滞后效应的生态过程或具有重要生态功能的缓慢过程;全球变化实验在自然环境条件下可定量区分各环境因子及其相互作用对生态系统动态的影响;梯度研究可以完善不同时空尺度分析之间的耦合;过程研究则是对野外调查、长期观测或控制实验进行有益补充;这四种研究方法可以镶嵌使用,互补互惠,共同为模型结构的建立和完善提供理论认知,并为模型运行提供参数估算和独立验证数据。模型一方面通过集成各种调查、观测、实验等信息,可以提供强大的模拟分析与预测能力;另一方面它又可以反馈信息来指导各种观测、实验和研究的设计与数据收集,是全球变化研究中必不可少的集成分析工具。     

中国陆地生态系统服务功能的时空变化分析

自Westman(1977年)和Ehrlich(1982年)分别提出"自然的服务"和"生态系统服务功能"概念以来,如何对其进行科学的价值核算和应用就成为该领域研究的热点.在对相关研究成果进行综述的基础上,我们提出了3点科学假设:陆地生态系统既提供正向的服务功能,也提供负向的服务功能;陆地生态系统服务功能的变化不仅体现在生态系统类型的数量或面积上,还应反映出其质量或品质的变化;陆地生态系统服务功能的价值应该从存量和增量两个方面来衡量.因此,本文在收集了中国1999～2008年土地利用和基于GIMMS遥感影像的NDVI数据基础上,计算和分析了近10年内中国陆地生态系统服务功能价值的时空变化,并得出了一些有意义的结论.首先从时间变化来看,中国陆地生态系统服务功能总价值存量从1999年的6.82万亿元减少到2008年的6.57万亿元;其中正价值减少了2401.7亿元,负价值增加了88.5亿元;减少的价值主要体现在水分调节、土壤形成和废物循环功能上;从其总价值的增量来看,2000年中国陆地生态系统服务功能价值净增43.1亿元,2008年则变为负增长,为?1.3亿元.其次从空间角度来看,中国陆地生态系统服务功能的供给主要集中在东北部和南部地区,且近10年空间变化并不显著;人类活动影响下山西和甘肃生态服务功能价值的亏损较为严重,陕西盈利较为明显;而单位面积陆地生态系统所提供的服务功能强度则是中、东部地区较高,西部地区较低,且近10年空间变化较为显著.最后讨论了导致中国陆地生态系统服务功能时空变化的原因,希望对未来中国陆地生态系统的管理提供一些建议.     

酸雨对陆地生态系统影响与防治研究

被生态学家、环境学家称为“空中杀手”的酸雨，以其对地球生态系统的毁灭性破坏而引起世界各国科学家、政要的关注．本文在综述了酸雨对陆地生态系统危害、生态系统对酸雨的敏感性、植物酸致损伤机理的基础上，探讨了我国酸沉降严重危害地区生态系统恢复技术和措施，以及化学控制植物代谢减轻酸雨伤害的生态生理学研究近况．     

典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究

森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明:近一个世纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应,诸多生态系统类型的组成、结构和分布已发生了显著变化;由于病虫害、极端气候频发,植物物种的死亡率增加、生产力出现下降趋势;典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明,高海拔地区和高纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化;然而,由于生物群落的相互作用,各种生态系统对气候变化的响应很复杂,目前人类对典型陆地生态系统变化的认识仍然处在很初级的阶段.尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后果以及病虫害的影响等方面,还没有明确的结论;根据目前的研究积累,还无法给出气候变化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估,需要改进区域气候模拟,尤其是降雨量的模拟,需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识.以典型陆地生态系统对全球气候变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动态模拟分析平台,到目前为止,仍是亟待填补的空白.     

中国陆地生态系统土壤呼吸的时空变异研究取得新进展

土壤呼吸(即土壤CO2排放)是碳循环中一个重要过程,在全球尺度上,土壤呼吸量仅次于全球陆地总初级生产力(GPP)的估算值,是陆地生态系统第二大碳通量过程.准确估算中国陆地生态系统土壤呼吸量对于研究碳循环过程具有重要意义.以往的估算研究中,年土壤呼吸量值存在较大不确定性,最高与最低值之间相差约每年1×1015克碳,并且关于其年际间变异规律及其与气候因子关系的研究尚     

未来水世界 当人类失去陆地

20年前,一部名为为《《《未未来来水水世世界界》》的科幻电影在美国上映。这部影片对全球变暖和两极冰川融化后果的刻画,使它一经上映便引起了广泛关注,而且时至今日仍然被认为是反映文明衰退的科幻作品中的经典。想象一下,当海平面上升到淹没了所有的陆地,人类文明该如何发展?文明崩溃的“水世界”以当年的电影特技特效水平来衡量,《未来水世界》在这方面无疑处于前列;20年过去,这些当年的